CN109617384A - 一种采用低栅源BCDLite工艺实现H桥驱动电路的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电子应用技术领域，特别涉及一种采用低栅源BCDLite工艺实现H桥驱动电路的方法；本发明的驱动电路采用NMOSFET栅极驱动电路并串联驱动管上管N1和驱动管下管N2，在驱动管上管N1和驱动管下管N2上均加载倍压电路和钳位电路，通过倍压电路提高驱动电路的驱动电压，通过钳位电路限制驱动管上管N1和驱动管下管N2的栅极驱动电压，从而使工艺层数减少，实现工艺简单和降低成本的效果。
Description
技术领域
本发明涉及电子应用技术领域，特别涉及一种采用低栅源BCDLite工艺实现H桥驱动电路的方法。
背景技术
集成电路的功率化，使集成电路与信息控制统一在一个芯片内，是机电一体化系统中弱电和强电的接口，是实现功率电路小型化、集成化，提高能源效率的关键。
H桥驱动电路作为一种典型的智能功率集成电路，广泛应用于直流和步进马达驱动、位置与速度伺服系统、工业机器人、各种数控设备、打印机和绘图仪等领域。
随着市场需求的增加，近年来对于H桥驱动电路的研究也日益迫切，根据H桥驱动电路本身的特点，它对于半导体工艺有比较高的要求；需要支持高压的BCD工艺才能满足电路设计的需求。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种采用低栅源BCDLite工艺实现H桥驱动电路的方法，从而使工艺层数减少，实现工艺简单和降低成本的效果。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种采用低栅源BCDLite工艺实现H桥驱动电路的方法，其中，包括如下步骤：
步骤S1、在BCDLite工艺中的驱动电路采用NMOSFET栅极驱动电路；
步骤S2、在驱动电路上串联驱动管上管N1和驱动管下管N2；
步骤S3、使驱动管上管N1和驱动管下管N2均连接倍压电路，提高驱动电路的驱动电压；
步骤S4、再使驱动管上管N1和驱动管下管N2均连接钳位电路，分别限制驱动管上管N1和驱动管下管N2的栅极驱动电压。
作为本发明的一种改进，在步骤S1内，在BCDLite工艺中的栅源电压低于7V。
作为本发明的进一步改进，在步骤S1内，NMOSFET栅极驱动电路中其栅驱动电压高于其漏端电压。
作为本发明的更进一步改进，在步骤S2内，驱动管上管N1和驱动管下管N2的衬底分别接到其各自的源端。
作为本发明的更进一步改进，在步骤S3内，驱动管上管N1和驱动管下管N2的栅极上分别连接倍压电路。
作为本发明的更进一步改进，在步骤S4内，钳位电路选择齐纳二极管反偏实现。
作为本发明的更进一步改进，在步骤S3内，钳位电路中齐纳二极管后串联若干个正偏二极管。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的驱动电路采用NMOSFET栅极驱动电路并串联驱动管上管N1和驱动管下管N2，在驱动管上管N1和驱动管下管N2上均加载倍压电路和钳位电路，通过倍压电路提高驱动电路的驱动电压，通过钳位电路限制驱动管上管N1和驱动管下管N2的栅极驱动电压，从而使工艺层数减少，实现工艺简单和降低成本的效果。
附图说明
图1为本发明的采用低栅源BCDLite工艺实现H桥驱动电路的方法的步骤框图；
图2为本发明实现H桥驱动电路的电路连接示意图；
图3为本发明中钳位电路的电路连接示意图。
具体实施方式
目前的高压工艺有两种，支持MOSFET各端耐压都较高的BCD工艺和只支持MOSFET源漏高电压的BCDLite工艺。
高压BCD工艺中的MOSFET各端均可耐高压，工艺层数多，工艺复杂，导致芯片生产成本高；BCDLite工艺中的MOSFET，栅源耐压低，一般在7V以下，源漏耐压高，可达35V以上。相对而言工艺层数减少，工艺简单，直接降低了芯片的生产成本；因此如何采用BCDLite工艺实现驱动电路即成为了降低成本的关键。
对于驱动电路的实现，因为电流能力强，RDSON小，NMOSFET比PMOSFET更有优势。因此采用全NMOSFET实现驱动电路的上管和下管电路会获得更优的电路性能；而NMOSFET的特点决定了其栅驱动电压需要高于其漏端电压即驱动电源电压至少一个Vth才能实现对漏端电压的无损耗输出。因此使用NMOSFET作为驱动电路时，需要额外的倍压电路提高NMOSFET栅极驱动电压。
升高NMOSFET栅极驱动电压以获得低RDSON，即良好的传输特性与BCDLite工艺下有限的栅源耐压(一般在7V以下)是矛盾的。解决这一矛盾的方法大致有以下两种：一是限制驱动电路的电源电压。也就意味着超过7V的电压都不能加在驱动电路的电源上，直接限制了很多更高电压的应用。二是通过限制驱动NMOSFET的栅源电压不超过工艺允许的范围但又接近栅源电压的最大值，从而一方面保证驱动效果，一方面又让器件工作在工艺安全范围内。
如图1所示，本发明一种采用低栅源BCDLite工艺实现H桥驱动电路的方法包括如下步骤：
步骤S1、在BCDLite工艺中的驱动电路采用NMOSFET栅极驱动电路；
步骤S2、在驱动电路上串联驱动管上管N1和驱动管下管N2；
步骤S3、使驱动管上管N1和驱动管下管N2均连接倍压电路，提高驱动电路的驱动电压；
步骤S4、再使驱动管上管N1和驱动管下管N2均连接钳位电路，分别限制驱动管上管N1和驱动管下管N2的栅极驱动电压。
在发明中，驱动电路采用NMOSFET栅极驱动电路并串联驱动管上管N1和驱动管下管N2，在驱动管上管N1和驱动管下管N2上均加载倍压电路和钳位电路，通过倍压电路提高驱动电路的驱动电压，通过钳位电路限制驱动管上管N1和驱动管下管N2的栅极驱动电压，从而使工艺层数减少，实现工艺简单和降低成本的效果。
在发明中，为了获得好的驱动能力，低的RDSON，驱动电路均采用NMOSFET栅极驱动电路。
在发明中，在步骤S1内，在BCDLite工艺中的栅源电压低于7V。
在发明中，在步骤S1内，NMOSFET栅极驱动电路中其栅驱动电压高于其漏端电压；
在步骤S2内，驱动管上管N1和驱动管下管N2的衬底分别接到其各自的源端。
在步骤S3内，驱动管上管N1和驱动管下管N2的栅极上分别连接倍压电路，是为了尽可能地提高栅驱动电压，获得更大驱动电流；参考的公式如公式1：
如图2所示，在本发明中，驱动管上管N1和驱动管下管N2的栅极驱动电压VGUP和VGDN经过倍压电路升压之后，如果直接加到驱动管栅端，由于工艺限制，会直接打坏驱动管的栅氧层，因此需要钳位电路给VGUP和VGDN限压。
在本发明中，在步骤S4内，根据工艺实际耐压，钳位电路选择齐纳二极管反偏实现；
在步骤S3内，钳位电路中齐纳二极管后串联若干个正偏二极管；如图3所示，如果NMOSFET的栅源耐压较高，为了不浪费倍压电路的升压，可以在齐纳二极管后串联若干个正偏二极管实现。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种采用低栅源BCDLite工艺实现H桥驱动电路的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、在BCDLite工艺中的驱动电路采用NMOSFET栅极驱动电路；
步骤S2、在驱动电路上串联驱动管上管N1和驱动管下管N2；
步骤S3、使驱动管上管N1和驱动管下管N2均连接倍压电路，提高驱动电路的驱动电压；
步骤S4、再使驱动管上管N1和驱动管下管N2均连接钳位电路，分别限制驱动管上管N1和驱动管下管N2的栅极驱动电压。
2.根据权利要求1所述的一种采用低栅源BCDLite工艺实现H桥驱动电路的方法，其特征在于，在步骤S1内，在BCDLite工艺中的栅源电压低于7V。
3.根据权利要求1所述的一种采用低栅源BCDLite工艺实现H桥驱动电路的方法，其特征在于，在步骤S1内，NMOSFET栅极驱动电路中其栅驱动电压高于其漏端电压。
4.根据权利要求1所述的一种采用低栅源BCDLite工艺实现H桥驱动电路的方法，其特征在于，在步骤S2内，驱动管上管N1和驱动管下管N2的衬底分别接到其各自的源端。
5.根据权利要求1所述的一种采用低栅源BCDLite工艺实现H桥驱动电路的方法，其特征在于，在步骤S3内，驱动管上管N1和驱动管下管N2的栅极上分别连接倍压电路。
6.根据权利要求1所述的一种采用低栅源BCDLite工艺实现H桥驱动电路的方法，其特征在于，在步骤S4内，钳位电路选择齐纳二极管反偏实现。
7.根据权利要求6所述的一种采用低栅源BCDLite工艺实现H桥驱动电路的方法，其特征在于，在步骤S3内，钳位电路中齐纳二极管后串联若干个正偏二极管。
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| CN203206344U (zh) * | 2012-12-17 | 2013-09-18 | 郑雍泰 | 多功能家用直式受控器 |
| CN103532353A (zh) * | 2013-10-25 | 2014-01-22 | 山东大学 | 具有高负电压的自举供电mosfet/igbt驱动线路 |
| CN106972792A (zh) * | 2017-04-27 | 2017-07-21 | 上海灿瑞科技股份有限公司 | 一种新型h桥驱动电路 |
| CN207652409U (zh) * | 2017-12-27 | 2018-07-24 | 阳光电源股份有限公司 | 一种有源钳位电路 |
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